IMTS 2018:Rebolos avançados na indústria aeroespacial

Conheça uma compreensão mais profunda de como moer melhor os materiais de superliga. Se você estiver participando da IMTS este ano, observe as várias sessões da conferência focadas em retificação de alto desempenho e veja técnicas que o ajudarão em suas operações diárias de usinagem.

Amplamente usados ​​nos setores aeroespacial e de energia, metais como Inconel 718, Hastelloy C-276 e Monel K500 são resistentes à temperatura e à corrosão, com propriedades mecânicas muito superiores aos seus primos de aço fracos.

“As superligas à base de níquel, que constituem mais de 40% do peso total de um motor de aeronave, encontram aplicações nas seções do combustor e da turbina do motor”, observa o Dr. K. Philip Varghese, líder do grupo de engenharia de aplicação avançada da Norton | Saint Gobain, em uma descrição da apresentação da conferência IMTS 2018. “Seu uso é principalmente devido à combinação única de resistência a altas temperaturas, tenacidade e resistência à degradação em ambientes extremos.” Varghese está apresentando “High-Performance Grinding of Nickel-Based Superalloys” na quarta-feira, 12 de setembro, às 10h no IMTS em Chicago.

Infelizmente, essas superligas também são bastante desafiadoras para moer. O endurecimento do trabalho é comum devido às altas pressões envolvidas, e a baixa condutividade térmica da maioria das superligas significa que o calor dentro da zona de retificação é alto, possivelmente danificando a peça de trabalho se não for controlado. Isso também pode significar que as peças de trabalho devem ser resfriadas e “desestressar” entre as operações de desbaste e acabamento.

Onde o aço B1112 tem uma classificação de usinabilidade de 100 por cento, a maioria dos Inconels chega a 12 por cento, e o alto cobalto L-605 (também conhecido como Haynes 25) classifica em apenas 9 por cento de usinabilidade. Adicionando insulto à lesão, a retificação é tipicamente um dos últimos processos realizados em uma peça de trabalho. As datas de entrega do cliente podem cair facilmente no caso de peças sucateadas ou outros atrasos na produção. Seja na retificação de superfície, cilíndrica ou sem centro, trabalhar com esses supermateriais pode ser assustador.

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Tipos de rebolo:selecionando o rebolo certo para superligas

Felizmente, existem várias maneiras de se tornar uma oficina de retificação de alto desempenho, começando com uma seleção dos melhores rebolos. Muitos especialistas sugerem que os parâmetros usados ​​para retificar o aço são igualmente aplicáveis ​​às superligas. Isso, por sua vez, sugere que uma roda de óxido de alumínio – preferida para retificar aços carbono e ligas – é a primeira escolha para superligas. Este é um bom conselho, embora a maioria dos fornecedores de rebolos ofereça produtos premium projetados especificamente para materiais à base de níquel. Estes são geralmente uma mistura de cerâmica-alumina, que devido a uma ligação friável, mas forte, gera calor mínimo e é em grande parte auto-afiável.

“Somente rebolos abrasivos específicos que podem remover material em baixa potência/forças de limiar e consumir menor energia específica na retificação dessas superligas, podem sobreviver aos objetivos conflitantes de maior produtividade, bem como maior vida útil do rebolo em um processo HPG [retificação de alto desempenho] ”, observa Varghese.

Como as superligas são gomosas e tendem a sobrecarregar a roda, esse é um atributo importante. Também importante é a necessidade de um grão aberto, o que ajuda a eliminar o acúmulo de calor que leva à verificação de calor e microfissuras. Na pior das hipóteses, uma roda que carrega e esfrega a superfície da peça em vez de cortá-la pode causar o que é conhecido como camada branca, um grande problema no mundo aeroespacial porque reduz a integridade da superfície do material.

Claro, a seleção do rebolo depende de muitos fatores. As operações de retificação de superfície se comportam de maneira diferente da retificação cilíndrica – e a retificação cilíndrica se comporta de maneira diferente do avanço progressivo ou retificação sem centro. A superliga real que está sendo usinada e a quantidade de remoção de material também desempenham um papel - onde um rebolo de CBN vitrificado pode funcionar melhor para desbaste grosseiro uma forma de engrenagem chanfrada em titânio, esmerilhamento de rastejamento da forma de raiz em uma lâmina de turbina Inconel geralmente exige um cerâmica avançada.

O papel do refrigerante e dos fluidos de corte na retificação de máquinas de alto desempenho

Assim como uma roda friável de grão aberto é um bom ponto de partida para a retificação de superligas, também é um fluido de corte solúvel em água de alta qualidade, bem filtrado e mantido, de preferência um com aditivos de enxofre e/ou cloro para fornecer lubricidade. Isso garantirá a máxima remoção de material sem o risco de danos na superfície induzidos pelo calor. Dito isso, certifique-se de verificar com seu cliente o uso de fluidos de corte à base de enxofre e cloro, pois algumas empresas aeroespaciais restringem seu uso devido à possibilidade de corrosão intragranular.

No caso de rodas de CBN, no entanto, ou onde o cliente proíbe o uso de certos óleos solúveis em água, um óleo simples deve ser usado, embora isso não seja tão eficaz na remoção de calor quanto um refrigerante à base de água. Qualquer que seja o fluido, sua velocidade deve exceder a velocidade da roda medida na superfície da peça. E se estiver moendo uma forma especial, a forma do bico deve corresponder a essa forma para fornecer 100% de cobertura. Finalmente, como a moagem tende a quebrar os fluidos em partículas microscópicas e como essas partículas podem ser cancerígenas, sempre use um sistema de filtragem de ar de tamanho adequado para segurança do operador.

Escolha o aparador de roda de esmeril de suporte certo

Como as superligas ultrapassam os limites de qualquer processo de retificação, a janela de eficácia do rebolo geralmente é bem pequena. Portanto, pode ser necessário trocá-los durante o processo, pois a liga, o grão e a dureza usados ​​para o desbaste possivelmente serão completamente inúteis para o acabamento de precisão. Como qualquer operador de retificadora sabe, as trocas de rebolos são um fato da vida, mas para fins de produção, uma máquina com recursos de troca automática de rebolos o aproximará um grande passo do rendimento ideal.

Outro grande passo é a limpeza contínua da roda. Existem acessórios de pós-venda, embora encomendar esta opção em sua próxima retificadora CNC seja provavelmente a melhor aposta, se o orçamento permitir. Pelas mesmas razões que os rebolos de grão aberto e autoafiáveis ​​são mais eficazes com superligas, o dressamento contínuo deixa o rebolo sempre afiado. As forças de moagem são reduzidas, o acabamento e a precisão da superfície são aprimorados e há pouca preocupação em criar camadas brancas ou outros tipos de danos à superfície de um componente aeroespacial, nuclear ou médico crítico.

Se o seu rebolo atual estiver na adolescência ou mais e você tiver a carga de trabalho para suportá-lo, invista em um rebarbador CNC moderno projetado especificamente para trabalhos aeroespaciais exigentes. Com recursos como tratamento automático, medição integrada de peças, troca de paletes e manuseio robótico de peças – e controle de movimento multieixo avançado, as máquinas-ferramentas atuais valem o investimento. Se você quer ser uma oficina de retificação de alto desempenho, este pode ser o lugar perfeito para começar.

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